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03版钢规中材料是基本设计规定中的一节,17钢标将材料单独成第4章,内容共4节:钢材牌号及标准;连接材料型号及标准;材料选用;设计指标和设计参数。钢结构的材料包括钢材和连接材料,钢材涵盖了碳素结构钢、低合金高强度结构钢和GJ钢,以及耐候钢、铸钢和其他钢材。连接材料包括焊缝和螺栓。
17版新钢标对材料的主要修订:
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新增2个钢材牌号Q460和Q345GJ钢;
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对钢材的性能进行大规模的调研和试验研究,按照设计可靠度方法统计得出新的设计指标;
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增加了埋弧焊接材料及螺栓球网架用高强度螺栓;
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新增结构无缝钢管的强度指标、焊接结构用铸钢件的强度设计值;
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对于焊接连接中,板件厚度大于等于40mm时新增了对Z向性能规定;
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工作温度不高于-20℃的受拉构件及承重构件的受拉板材新增了防止脆断破坏的选材要求。
从2003年到2017年的14年间,我国成功建造了众多大型场馆、超高层钢结构等复杂的高难度大型钢结构。钢材的生产技术、钢结构的制作、安装施工技术取得巨大进步。钢结构的造价中,钢材成本占60%~70%。选用过高标准钢材不仅造成浪费,而且订货困难、交货时间长,另一方面,使用达不到质量标准的钢材会出现工程质量事故,危及生命和财产安全。因此,钢结构设计标准中真实地体现国产钢材的性能、合理选材意义重大。
根据中国钢结构协会的统计,目前钢结构中采用钢材以Q345、Q235为主,其中Q345约占60%,Q235约占30%,其他钢材(Q390级别以上)约占10%。03版钢规的钢材统计数据库是1988年版规范时建立的基础数据,对Q235、Q345钢的试验调研已经相隔20年没有进行;Q390、Q420、Q460钢材性能的试验研究,之前未进行过;Q345GJ是2004年之后才有的新钢种。本次《钢结构设计规范》的修订,对钢材的力学性能和化学成分进行了大量的材性试验和实际工程调研,对影响材性不定性的试验因素进行了系统的测试分析、几何尺寸偏差测定及统计分析。得出了Q235、Q345、Q390、Q420、Q460、Q345GJ钢的抗力分项系数及设计强度指标。
17版钢标对于标准中未列入的钢种如何使用也给出了处理办法,即按照现行国家标准GB 50068《建筑结构可靠度设计统一标准》进行统计分析,研究确定其设计指标及适用范围。
结构钢材的选用应遵循技术可靠、经济合理的原则,综合考虑结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、工作环境、钢材厚度和价格等因素,选用合适的钢材牌号和材性保证项目。承重结构所用的钢材应具有屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳当量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材应具有冷弯试验的合格保证;对直接承受动力荷载或需验算疲劳的构件所用钢材尚应具有冲击韧性的合格保证。在钢结构设计文件中,应明确、完整地标明钢材牌号、质量等级及附加要求,连接材料的型号及对应的产品标准。要合理经济地选用钢材,钢结构工程中采用的钢材品种数应统筹考虑适当归并。在由刚度或疲劳控制的情况下,一般只采用Q235、Q345级的钢材。好钢用在刀刃上,好钢用在节点上。对于抗震钢材,现行的高钢规没有列入Q460级别,采用时要附加伸长率等要求。
下一期将为您带来吴耀华老师对新钢规的解读:
《疲劳及防脆断简介》,
敬请期待!
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